压力管道检验计算案例54、某公司管道规格为Φ89×6.5mm，材料20＃，最大工作压力为1.8MPa，工作温度：常温，工作介质：放空气体。

管道等级为GC2，实际使用时间为11年，本次为首次全面检验，测厚时发现管道存在局部减薄，实测最小壁厚为5.4mm，减薄区域环向长度实测最大值为50mm。

该管道本次检验时未发现其他缺陷，材料未出现性能劣化；该管道结构符合设计规范且不承受疲劳载荷。

问该管道如何定级？第四十七条管子的局部减薄，安全状况等级的确定方法如下：(一)若局部减薄在制造或验收规范所允许的范围内，则不影响定级。

(二)局部减薄超过制造或验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按照表3或表4定级；否则安全状况等级定为4级。

1．管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2．在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；3．局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷；4．局部减薄处剩余壁厚大于2mm；5．管道不承受疲劳载荷。

表3 GC2或GC3管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)注：D为缺陷附近管道外径实测最大值，mm，以下同；t为缺陷附近壁厚的实测最小值减去至下一检验周期的腐蚀量的2倍，mm，以下同；B为缺陷环向长度实测最大值，mm；P为管道最大工作压力，MPa，以下同；P L0管道极限内压，P L0=(2/√3)σs In[(D/2)/(D/2-t)]，以下同；σs为管道材料的屈服强度，MPa，以下同；C为至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估计值，mm，以下同。

表4 GC1级管道所允许的局部减薄深度的最大值（mm）答：根据《在用工业管道定期检验规程》第四十七条，该管道存在局部减薄， 已知：P=1.8MPa ，B=50mm ，D=89mm ，MPa 245s =σ（1）18.0)8950/(3.14D)/(=⨯=πB ＜0.25，（B 为缺陷环向长度实测最大值，50mm ） （2）.2932)2/(2/ln 32P L0 =-=t D D s σ（3）计算C 、t 值减薄量为Δ=6.5-5.4=1.1mm (原始厚度-实测最小壁厚)年腐蚀速率为：1.1mm/11年=0.1mm/年如按运行3年计算，则：C=0.1mm ／年×3年=0.3mmt=5.4-2C=5.4-2*0.3=4.8mm（4）计算允许的局部减薄深度的最大值GC2管道定2级所允许的局部减薄深度的最大值为：0.33t-C=0.33*4.8-0.3=1.28mm因减薄量为Δ=1.1mm <1.28mm （小于该管道定2级运行3年所允许的局部减薄深度最大值1.28mm ）。

因此该管道安全状况等级可定为2级，运行周期为3年。

讨论1：如按运行6年计算，则：C=0.1mm ／年×6年=0.6mmt=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm0.33t-C=0.33*4.2-0.6=0.786mm<1.1mm如按运行5年计算，则：C=0.1mm ／年×5年=0.5mmt=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm0.33t-C=0.33*4.4-0.5=0.952mm<1.1mm （5）如按运行4年计算，则：C=0.1mm ／年×4年=0.4mmt=5.4-2C=5.4-2*0.4=4.6mm0.33t-C=0.33*4.6-0.4=1.118mm>1.1mm （4）因此该管道安全状况等级可定为2级，运行周期为4年。

根据计算，本题还可定为3级3、4、5年。

具体应根据现场实际情况定级。

关于局部减薄（凹坑）的容限说明◇原因： 腐蚀、冲蚀、机械损伤、缺陷消除打磨形成的凹坑◇国家“八五”攻关 从塑性极限载荷理论+断裂力学方法，在大量理论分析与试验研究基础上，分析了拉、压、弯曲、扭转各种载荷下的凹坑安全性，考虑适当安全系数，得到了表3（GC2、GC3），将表3的容限值除以安全系数1.1，圆整得到表4（ GC1 ）凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活”《管检规》第46、47、48条❑ 表面缺陷打磨形成凹坑——“死”缺陷由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对危害性较小。

❑ 腐蚀坑、冲刷磨损沟槽——“活”缺陷在使用中产生的凹坑与减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现，因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。

讨论2： （1）本题“实测最小壁厚为5.4mm ”，既是“缺陷附近壁厚的实测最小值”，又是“局部减薄深度的最大处厚度”。

55、某管道规格为Φ114×11mm ，材料20#钢，设计压力为8.8MPa ，设计温度40℃，管道等级为GC2，上次全面检验时发现管子存在全面减薄，实测最小壁厚为8.0mm ，安全状况等级定为3级，运行周期定为3年。

本次全面检验时，在上次最小壁厚处实测最小壁厚为7.0mm 。

该管道如何定级？（注：Y 系数取0.4，焊接接头系数Ej 取0.85，材料许用应力[]tσ取130MPa ） 第四十六条 管子或管件全面减薄时，安全状况等级的确定方法如下：(一)管子或管件的实测壁厚，扣除至下一检验周期的腐蚀量的2倍后，不小于其设计最小壁厚，则不影响定级。

(二)耐压强度校验不合格，安全状况等级为4级。

(三)如果应力分析结果符合有关标准或规范的要求，则不影响定级：否则，定为4级。

答：该管道存在全面减薄，已知P ＝8.8MPa ，D O ＝114mm ，根据GB50316－2000《工业金属管道设计规范》，可计算其设计最小壁厚：[]mm PY E PD j t5.2)(2/t 0s =+=σ 根据题目可知，年腐蚀速率为(8.0-7.0)／3=0.33mm/年如按再运行3年计算，至下一检验周期的腐蚀量的2倍2C 为：0.33mm ／年×3年×2=1.98mmt＝4.4mm本次全面检验实测最小壁厚为7.0mm，则7.0-2C=5.02mm＞s故该管道因全面减薄，再运行3年，不影响定级，可定为3级。

焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级按第四十九条计算定级。

第四十九条焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级划分如下：（一）若焊接缺陷在制造或安装验收规范所允许的范围内，则不影响定级。

焊接缺陷超过制造或安装验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按本条二款有关规定定级；否则管道安全状况等级为4级。

1．管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2．焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷；3．管道材料的抗拉强度小于540MPa；4．在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；5．管道最低工作温度高于-20℃，或管道最低工作温度低于-20℃但管道材料为奥氏体钢；6．管道不承受疲劳载荷。

(二)焊接缺陷的安全状况等级划分方法1．咬边GC2级或GC3级管道，咬边深度不超过0．8mm；GCl级管道咬边深度不超过0．5mm时，不影响定级。

否则应打磨消除或圆滑过渡，并按第四十七条的规定定级。

2．气孔若气孔率不大于5％，并且单个气孔的长径小于0．5t与6mm二者中的较小值，则不影响定级；否则定为4级。

注：气孔率指在射线底片有效长度范围内，气孔投影面积占焊接接头投影面积的百分比；射线底片有效长度按现行行业标准《压力容器无损检测》JB4730的规定确定；焊接接头投影面积为射线底片有效长度与焊接接头平均宽度的乘积。

3．夹渣GC2级或GC3级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0．35t，并且不大于6mm时，按表5定级，否则定为4级。

GC1级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0．3t，并且不大于5mm时，按表5定级，否则定为4级。

表5 各级管道所允许的单个焊接接头中夹渣总长度的最大值（mm）4．未焊透（1）管子的材料为20钢、16Mn或奥氏体不锈钢时，未焊透按局部减薄定级；（2）管子的材料为除20钢、16Mn或奥氏体不锈钢外的其它材料时，未焊透按未熔合定级。

5. 未熔合GC2级或GC3级管道，未熔合的长度不限，根据其自身高度按表6定级。

GC1级管道，当单个焊接接头未熔合的总长度不大于焊接接头长度的50%时，根据其自身高度按表6定级；否则定为4级。

表6 各级管道所允许的单个焊接接头中未熔合自身高度的最大值6. 错边缺陷错边缺陷，按表7定级。

当错边缺陷超过表7的范围时，若管道经过长期使用且该部位在全面检验中未发现较严重的缺陷时，安全状况等级可定为2级或3级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷时，定为4级。

表7 错边缺陷的安全状况等级评定方法56、某单位需用设计压力为3.5MPa ，设计温度为550℃的Φ159的1Cr5Mo 无缝钢管，管子壁厚附加量C 为2mm ，试按GB50136－2000《工业金属管道设计规范》计算钢管厚度。

答：根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》第6.2.1条，承受内压直管计算壁厚为：[])(2/t 0s PY E PD j t+=σ 式中：P ＝3.5MPa,，D o =159mm ，1Cr5Mo 钢管在550℃时许用应力MPa t 35][=σ，焊接接系数Ej=1.0，系数Y ＝0.4。

计算结果：t s =7.6mm直管设计厚度t sd =t s +C ＝7.6+2=9.6mm 。

故该钢管厚度可选10mm 。

57、某石化公司输送可燃流体的规格为Φ159×10、材料为1Cr5Mo 的管道系统欲进行压力试验，该系统设计压力为4.0MPa ，设计温度为575℃，钢管壁厚附加量C ＝1.5mm ，请按GB50235《工业金属管道施工及验收规范》和GB50316《工业金属管道设计规范》计算试验压力为多少？GB50235《工业金属管道施工及验收规范》7.5.3.7 当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力应按下式计算： Ps ＝1.5P[σ]1／[σ]2 (7.5.3)式中 Ps ——试验压力(表压)(Mpa)；P ——设计压力(表压)(MPa)；[σ]1——试验温度下，管材的许用应力(MPa)；[σ]2——设计温度下，管材的许用应力(MPa)。

当[σ]1／[σ]2大于6.5时，取6.5。

当Ps 在试验温度下，产生超过屈服强度的应力时，应将试验压力Ps 降至不超过屈服强度时的最大压力答：根据《工业金属管道施工及验收规范》的规定，管道设计温度高于试验温度时应按下式进行换算：P S ＝1.5P[σ]1／[σ]2查设计规范：1Cr5Mo 钢管常温下[σ]＝122MPa ，570℃时[σ]＝26MPa ， P S ＝1.5×4×122／26＝28.1MPa当P S 在试验温度下，产生超过屈服强度的应力时，应将试验压力P S 降至不超过屈服强度时的最大应力。